土壤矿质元素对玉米籽粒品质的影响

刘晶，赵海岩，叶雨盛

（辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳110161）

土壤中的矿质元素对于玉米籽粒的产量和品质形成有显著影响，施用肥料是缓解土壤中矿质元素短缺的主要措施，笔者论述了氮、磷、钾、微量元素和有机肥对玉米品质形成的影响。

1 氮素对玉米品质形成的影响

当玉米施氮量为0～180 kg/hm2时，籽粒中蛋白质的含量伴随施氮量的增加呈直线型上升趋势[3]。玉米籽粒中蛋白质的不同组分含量对于氮素的反应有所不同，其中，籽粒中水溶性蛋白不容易受到氮素的影响，而醇溶性蛋白以及其在粗蛋白之中所占的比例伴随施氮肥量的增加呈现明显上升的趋势。国内外相关研究表明，如果籽粒中蛋白质的含量超14%，则其含量每上升1%，对应玉米籽粒中的醇溶蛋白上升的比例一般为5.2%，而醇溶蛋白（含色氨酸和赖氨酸）的含量略小[4]。因此，也可认为，氮素虽提升了玉米籽粒中蛋白质的含量，却降低了其蛋白质的品质以及营养价值。将氮素施用的时间后置，能增加醇溶蛋白质的含量，减少蛋白质中的半胱氨酸、苏氨酸和赖氨酸等所占比值，从而降低了玉米蛋白质的营养价值。对于高赖氨酸玉米而言，其籽粒中的贮藏蛋白大部分为谷蛋白，而非醇溶蛋白，增施氮素可以促进谷蛋白含量的增加，而不是提升醇溶蛋白的比值。玉米籽粒中，必需氨基酸的含量对于氮素有着明显的反应，增加氮素的施用量显著减少苏氨酸、赖氨酸和色氨酸的含量，同时增加亮氨酸以及苯丙氨酸的含量，但对于异亮氨酸、蛋氨酸和缬氨酸等的影响不是明显。据测定，普通玉米生产田的用氮量由0增加到300 kg/hm2时，籽粒蛋白质中的醇溶蛋白含量将由28%提升至43%；而对于高赖氨酸玉米来讲，其醇溶蛋白质的含量占籽粒蛋白质的比值将维持在15%左右[2]。

氮素对于玉米籽粒的含油率有显著的影响。有试验证实，增加氮素的用量，能够显著提升籽粒中脂肪的含量[2]。刘志毅等的研究结果显示，施用氮在提升玉米籽粒的蛋白质含量的同时降低了籽粒的淀粉含量，因为有更多的光合产物转化成为蛋白质及脂类物质[5]。姚源喜等研究认为，有机氮和无机氮配合施用，可使夏玉米籽粒的氨基酸含量比对照增加42%左右[6]。

适当增施氮肥还能提高普通玉米的籽粒容重，降低籽粒的易碎性，使之在收获、烘干、运输、加工等生产环节中降低破损率，进而提升玉米籽粒的商品品质。但增施氮肥容易促使高赖氨酸型玉米品种的籽粒容重有所减少[7]。同样，适量增施氮肥，能增加青贮玉米的生物产量和饲用品质。

增施氮肥对普通玉米和高油玉米的籽粒脂肪酸组分的影响有所不同。普通玉米的籽粒随氮肥的增加，棕榈酸和硬脂酸在脂肪酸中的含量增加[8]，结果使饱和脂肪酸的比例下降，不饱和脂肪酸的比例提升。

2 磷素对玉米品质形成的影响

众多的研究一致认为，在其他条件得以满足的情况下，在有效的限度内随着磷肥用量的增加，玉米籽粒中的糖含量、淀粉蛋白质和明显提升，玉米的生物产量也随之增加。据测定，施磷肥可使色氨酸及赖氨酸含量显著提升，并提升了蛋白质与碳水化合物的比值。和对照（不施磷）相比，施P2O575～187.5 kg时，100 g籽粒中蛋白质所含的赖氨酸与色氨酸的含量各自提升了40.6%、33.3%[9]。相关试验结果表明，施磷能使玉米籽粒的蛋白质含量提升6.7%～15.0%[10]。据测定，适当增加磷肥的用量还能够提升玉米籽粒的含油率。在磷不足的环境中，施用磷肥20 kg/hm2，玉米籽粒的含油量将比对照提升30%左右。

磷素对玉米籽粒的氨基酸含量的影响因品种而异。王鹏文等研究认为，无论任何品种，适当增加磷肥用量，都可以使籽粒的氨基酸含量提升[11]。

对于施磷肥对籽粒脂肪酸的影响，王鹏文登研究表明在一定范围内随着磷肥用量的增加，掖单13籽粒的饱和脂肪酸（棕榈酸和硬脂酸）含量下降，油酸含量减少，亚油酸和亚麻酸含量上升，最后表现为不饱和脂肪酸含量提高，玉米籽粒中亚麻酸和油酸的含量相应提高，亚油酸含量降低，中等磷水平处理中玉米籽粒的籽粒饱和脂肪酸的比例提升，不饱和脂肪酸的比例下降；较高磷肥水平处理中玉米籽粒的不饱和脂肪酸比例最大达85.07%，饱和脂肪酸比例最小是13.83%[11]。

3 钾素对玉米品质形成的影响

研究表明，适当施用钾肥可促使籽粒蛋白质的含量提升0.91%，与此同时，玉米籽粒中亮氨酸等9种蛋白质的含量都有明显提升[12]，但过量施用钾肥，能产生单盐毒害作用，对玉米籽粒的蛋白质、赖氨酸和脂肪的积累及形成产生抑制作用。王鹏文研究证实，适当施用钾肥可以使普通玉米（代表品种：掖单13），高油玉米（代表品种：高油115）和青贮玉米（代表品种：辽原1号）等的籽粒蛋白质含量可以得以提升。不同玉米品种的籽粒脂肪含量对钾肥的反应有所差异，高油玉米的脂肪含量与钾肥用量呈正相关关系，普通玉米的脂肪含量则与之相反，呈负相关关系[11]。同时，玉米籽粒的淀粉含量受蛋白质、脂肪含量制约，高油玉米随钾肥用量的增加其籽粒淀粉的含量下降，普通玉米随钾肥用量的增加其籽粒淀粉的含量上升。

钾素对于甜玉米的品质有较大的影响。有研究结果表明，甜玉米在抽雄期喷施硝酸钾液体，可以有效增加其籽粒的含糖量，进而改良口感。相关研究结果表明，甜玉米籽粒中的营养物质含量与钾肥用量呈正相关关系[13]。适量使用钾肥不但可以使甜玉米增产，也可以其脂肪等营养物质的增加，进而提升商品品质和利用空间。

钾素对玉米籽粒中氨基酸的含量和脂肪酸的含量有一定影响，但不同类型玉米品种间有所不同。有研究结果表明，对于普通玉米来讲，除了天门冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸和蛋氨酸外，其籽粒中的其他氨基酸含量均以K2O施用量76.5 kg/hm2时最高。这主要是因为在此时玉米籽粒的蛋白质含量较高，有效促进了玉米的光合产物运转及氨基酸合成。而高油玉米除了脯氨酸、亮氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸和酪氨酸外，其他氨基酸的含量变化受钾肥的影响不明显。

4 氮、磷、钾的配合使用对玉米品质形成的影响

氮、磷、钾的适量科学配合施用一直被视为玉米增产的有益途径。对于非石灰性土壤，氮、磷、钾的适量科学配合施用可在一定时期内明显改变玉米籽粒的营养组分，在有效增加维生素B1含量的同时，也使烟酸的含量显著降低。有研究指出，氮、磷、钾的配合施用会增加玉米籽粒中必需氨基酸的含量，进而影响蛋白质的组成[14]。

5 微量元素对玉米品质形成的影响

适当使用富含微量元素的复合肥料是实现玉米增产的有益途径，也是增加籽粒中蛋白质含量的通常做法。研究表明，磷胺中添加锌，可以使玉米籽粒中赖氨酸和脂肪的含量得以提升。在玉米底肥中适量加入锌、锰等微量元素，可显著增加青贮玉米的产量及其籽粒的品质[15]。在玉米叶片上喷施硫酸亚硒37.5～63.0 g/hm2，玉米籽粒的氨基酸含量提升24.33%～25.27%。硫素也可以影响玉米籽粒的品质。施用22.5和90 kg/hm2硫分别比不施硫处理提升玉米籽粒的粗蛋白含量为6.46%和11.29%。玉米施用硫肥后的其籽粒中赖氨酸的含量略微减少，含硫氨基酸的含量有所提升；施用硫肥后玉米籽粒的含油率有明显提升；施用硫肥后玉米籽粒的淀粉含量减少，直链淀粉与支链淀粉的比值降低[17]。

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